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Misura della luminosità in ATLAS e CMS IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS Paolo Bartalini e Laura Fabbri IV Workshop Italiano sulla Fisica.

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1 Misura della luminosità in ATLAS e CMS IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS Paolo Bartalini e Laura Fabbri IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS Paolo Bartalini e Laura Fabbri

2 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 2 Sommario: Misure di Luminosità Motivazioni Luminosità Integrata ed Istantanea Processi fisici coinvolti Strategie sperimentali di ATLAS e CMS Problemi aperti / Conclusioni Misure di Luminosità Motivazioni Luminosità Integrata ed Istantanea Processi fisici coinvolti Strategie sperimentali di ATLAS e CMS Problemi aperti / Conclusioni

3 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 3 Motivazioni Fornire un valore di luminosità integrata da utilizzare nellanalisi di tutti i campioni e per tutti i periodi di acquisizione. Misura della sezione durto di processi noti ttbar W/Z … Scoperta di nuova fisica Eventuali deviazioni dalle predizioni SM per sezioni durto di produzione di processi noti Misure di processi di produzione di Higgs Sezioni durto di produzione tan in MSSM Higgs, … Monitorare la luminosità istantanea per un utilizzo efficiente del fascio e unottimizzazione del rendimento Ottimizzazione dei Trigger (pre-scaler) Controllo veloce delle condizioni di running e del background relativo al fascio (monitorare la struttura temporale del fascio, …) Fornire un valore di luminosità integrata da utilizzare nellanalisi di tutti i campioni e per tutti i periodi di acquisizione. Misura della sezione durto di processi noti ttbar W/Z … Scoperta di nuova fisica Eventuali deviazioni dalle predizioni SM per sezioni durto di produzione di processi noti Misure di processi di produzione di Higgs Sezioni durto di produzione tan in MSSM Higgs, … Monitorare la luminosità istantanea per un utilizzo efficiente del fascio e unottimizzazione del rendimento Ottimizzazione dei Trigger (pre-scaler) Controllo veloce delle condizioni di running e del background relativo al fascio (monitorare la struttura temporale del fascio, …) Luminosità Integrata L Luminosità Istantanea L

4 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 4 Errore relativo su H BR per vari canali in funzione di m H, a Ldt = 300 fb–1. Il sistematico dominante deriva dalla misura della luminosità: 10% (open symbols) 5% (solid symbols) [ATLAS-TDR-15, May 1999] Errore relativo su H BR per vari canali in funzione di m H, a Ldt = 300 fb–1. Il sistematico dominante deriva dalla misura della luminosità: 10% (open symbols) 5% (solid symbols) [ATLAS-TDR-15, May 1999] Importanza della Misura di Luminosità Integrata

5 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 5 Importanza della Misura di Luminosità Integrata II Errore relativo su tan( per H/A ed H/A in funzione di tan( a Ldt = 300 fb–1. Il sistematico dominante deriva dalla misura della luminosità [ATLAS-TDR-15, May 1999] Errore relativo su tan( per H/A ed H/A in funzione di tan( a Ldt = 300 fb–1. Il sistematico dominante deriva dalla misura della luminosità [ATLAS-TDR-15, May 1999]

6 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 6 Luminosità di LHC La luminosità dipende unicamente dai parametri del fascio: La luminosità dipende unicamente dai parametri del fascio: f = frequenza di rivoluzione (11.2 kHz); N ni = # di protoni per bunch; k b = # di bunch; N = x * y * / emittanza normalizzata; * = funzione nel punto di impatto; = E /m P Fattori che limitano laccuratezza della misura: Fattori che limitano laccuratezza della misura: Capacità di estrapolare x * e y * nel punto di interazione dai parametri del fascio x e y Capacità di estrapolare x * e y * nel punto di interazione dai parametri del fascio x e y Conoscenza dellottica dellacceleratore ( *) Conoscenza dellottica dellacceleratore ( *) Precisione nella misura della corrente del fascio Precisione nella misura della corrente del fascio Altri effetti nel punto di interazione (angolo relativo fra i due fasci,… ) Altri effetti nel punto di interazione (angolo relativo fra i due fasci,… ) Fattori che limitano laccuratezza della misura: Fattori che limitano laccuratezza della misura: Capacità di estrapolare x * e y * nel punto di interazione dai parametri del fascio x e y Capacità di estrapolare x * e y * nel punto di interazione dai parametri del fascio x e y Conoscenza dellottica dellacceleratore ( *) Conoscenza dellottica dellacceleratore ( *) Precisione nella misura della corrente del fascio Precisione nella misura della corrente del fascio Altri effetti nel punto di interazione (angolo relativo fra i due fasci,… ) Altri effetti nel punto di interazione (angolo relativo fra i due fasci,… )

7 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 7 Luminosità Istantanea L Cerenkov integrating detector (Monitor) Luminosità Integrata L Roman Pots con fibre scintillanti Luminosità Istantanea L comm. MBTS TILE Inelastic Luminosità Istantanea L Beam Condition Monitor (BCM) Luminosità Istantanea L > Tile ( integrated anode current) Luminosità Istantanea L LAr (High voltage current) Forward ATLAS

8 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 8 T1 T2 CASTOR RP1 (147 m)RP2 (180 m) RP3 (220 m) 10.5 m ~14 m Forward CMS/Totem HF + FP420 ? ZDC CMS detectors: Hadron Forward Calorimeter HF: 3 | | 5 Castor Calorimeter: 5.2 | | 6.5 Beam Scintillation counters BSC Zero-Degree Calorimeter ZDC TOTEM detectors: T1 (CSC) in CMS endcaps, T2 (GEM) dietro HF T1 + T2: 3 | | 6.8 Roman Pots con Si det. Simmetrici fino a 220 m

9 9 LUCID RP CMS ATLAS T1 T2 RP p T max ~ s exp( - ) CASTOR ZDC FWDCAL ATLAS-CMS: Copertura p T - HF FWDCAL p T (GeV)

10 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 10 Importanza della Misura di Luminosità Istantanea Controllare il deterioramento del fascio Monitorare il numero di interazioni per bunch crossing Fornire intervalli temporali a luminosità nota (Luminosity Block) da associare ai dati sperimentali Controllare il deterioramento del fascio Monitorare il numero di interazioni per bunch crossing Fornire intervalli temporali a luminosità nota (Luminosity Block) da associare ai dati sperimentali

11 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 11 Deterioramento del fascio La luminosità istantanea della macchina decresce esponenzialmente come: Dovuto a: Scattering tra i bunch (IBS) Interazioni tra i fasci Interazioni con il gas residuo Radiazione di sincrotrone La luminosità istantanea della macchina decresce esponenzialmente come: Dovuto a: Scattering tra i bunch (IBS) Interazioni tra i fasci Interazioni con il gas residuo Radiazione di sincrotrone 14 h Deterioramento atteso ~ 1% in 10 min Taratura dei pre-scaler Deterioramento atteso ~ 1% in 10 min Taratura dei pre-scaler [LHC Design Performance, EDMS CERN ] L (cm -2 s -1 )

12 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 12 Numero di interazioni per Bx Effetto di uno Smearing Gaussiano ad Alta Luminosità Pile-up non Poissoniano Elevato numero di interazoni per Bunch Crossing Pure Poisson 10% smearing 20% smearing 50% smearing

13 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 13 Luminosity Block LB:Intervallo temporale per cui è possibile definire un valore di luminosità istantanea costante (~ min) Per poter definire tali intervalli temporali è necessario avere un buon controllo della luminosità del fascio istante per istante (L) I dati acquisiti in ogni LB faranno riferimento al relativo valore di luminosità integrata Per poter definire tali intervalli temporali è necessario avere un buon controllo della luminosità del fascio istante per istante (L) I dati acquisiti in ogni LB faranno riferimento al relativo valore di luminosità integrata DATALBn

14 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 14 Misura della luminosità Ogni processo fisico avviene con una frequenza (R) uguale al prodotto della sua sezione durto ( ) per la luminosità istantanea ( L ) Da un processo le cui sezione durto ed efficienze siano ben note ed il rate abbastanza grande è possibile ricavare la luminosità Da un processo le cui sezione durto ed efficienze siano ben note ed il rate abbastanza grande è possibile ricavare la luminosità LEP: QED Bhabha scattering HERA: ep bremsstrahlung Da un processo le cui sezione durto ed efficienze siano ben note ed il rate abbastanza grande è possibile ricavare la luminosità Da un processo le cui sezione durto ed efficienze siano ben note ed il rate abbastanza grande è possibile ricavare la luminosità LEP: QED Bhabha scattering HERA: ep bremsstrahlung Misurare la luminosità significa determinare per un dato processo sia R (N) corretto per le efficienze (trigger ed accettanza) che

15 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 15 Misura della luminosità ad LHC Interazioni pp calcolabili con buona precisione QED, EW, QCD Piccolo errore statistico (<1%) campioni omogenei di almeno 10K - 100K eventi Teorema Ottico frequenza di scattering elastico a piccolo angolo + frequenza totale di scattering Scattering CoulombObiettivo misurare L con unincertezza 2-3% informazione ridondante Interazioni pp calcolabili con buona precisione QED, EW, QCD Piccolo errore statistico (<1%) campioni omogenei di almeno 10K - 100K eventi Teorema Ottico frequenza di scattering elastico a piccolo angolo + frequenza totale di scattering Scattering CoulombObiettivo misurare L con unincertezza 2-3% informazione ridondante

16 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 16 Interazioni pp di riferimento QED: QED piccola pp (p+ *)+(p+ *) p+( )+p Bassa frequenza (<< 1 Hz) anche a L=10 34 cm -2 s -1 Processo calcolabile con unaccuratezza 1% EW: W/Z leptoni Processi ben calcolabili da un punto di vista teorico (NNLO disponibile) Alta frequenza: 6Hz per Z, 60Hz W a L=10 34 cm -2 s -1 Monitor online solo ad alta luminosità L / L ) sist ~ 4-6%; L / L ) stat ~ 1-5% QCD: tot ~ 100 mb Misurata con ottima precisione (TOTEM: tot ~ 1%) Metodo basato sul conteggio dei bunch crossings con interazioni e/o privi di interazioni pp Monitor online principalmente a basse luminosità QED: QED piccola pp (p+ *)+(p+ *) p+( )+p Bassa frequenza (<< 1 Hz) anche a L=10 34 cm -2 s -1 Processo calcolabile con unaccuratezza 1% EW: W/Z leptoni Processi ben calcolabili da un punto di vista teorico (NNLO disponibile) Alta frequenza: 6Hz per Z, 60Hz W a L=10 34 cm -2 s -1 Monitor online solo ad alta luminosità L / L ) sist ~ 4-6%; L / L ) stat ~ 1-5% QCD: tot ~ 100 mb Misurata con ottima precisione (TOTEM: tot ~ 1%) Metodo basato sul conteggio dei bunch crossings con interazioni e/o privi di interazioni pp Monitor online principalmente a basse luminosità No Monitor Online

17 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 17 QED: pp (p+ *)+(p+ *) p+( + )+p μμ ~1pb (~ 0.01 Hz a L =10 34 cm -2 s -1 ) L > cm -2 s -1 segnale: coppia μμ con m μμ ~ GeV, p T (μμ) 0 p T (μ) 5-6 GeV, |η(μ)|<2.5, Fondi: Drell-Yan Decadimenti semileptonici dei quark pesanti tagli offline μμ ~1pb (~ 0.01 Hz a L =10 34 cm -2 s -1 ) L > cm -2 s -1 segnale: coppia μμ con m μμ ~ GeV, p T (μμ) 0 p T (μ) 5-6 GeV, |η(μ)|<2.5, Fondi: Drell-Yan Decadimenti semileptonici dei quark pesanti tagli offline L / L ~ 2% per 10 fb -1 [ATLAS-TDR-15, May 1999] (rad)(p t (1) - p t (2) )/ pt Segnale Fondo

18 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 18 Normalizzazione con W e Z Alti rates (O(10) Hz ad alta L) Ricostruzione molto precisa (alte efficienze, fondi trascurabili etc.) PDF e sezioni durto partoniche conosciute 4-5% al NNLO Assunzione sulle sezioni d urto per misurare la luminosit à o vice-versa Metodo quantitativo per la valutazione simultanea di L e di(Z)/(W) tramite lutilizzo di PDFs error sets e Confidence Levels [hep-ph/ ] Alti rates (O(10) Hz ad alta L) Ricostruzione molto precisa (alte efficienze, fondi trascurabili etc.) PDF e sezioni durto partoniche conosciute 4-5% al NNLO Assunzione sulle sezioni d urto per misurare la luminosit à o vice-versa Metodo quantitativo per la valutazione simultanea di L e di(Z)/(W) tramite lutilizzo di PDFs error sets e Confidence Levels [hep-ph/ ] CMS Note-2006/124 CMS Note-2006/082

19 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 19 Incertezze da PDF e scale QCD Normalizzazione a Drell Yan Nella Regione di ricerca H->4 : 195 – 203 GeV GeV GeV PT > 7 GeV GeV GeV 1.12 fb924 pb1.24*10 -6 MCFM at NLO QCD scale) ±3.5%±4.4%±1.9% (PDF) ±4.9%± 4.3%±2.3% P T > 16 GeV M( + -)>12 GeV Normalizzando (ZZ->4 ) a (Z->2 ) si ha una riduzione di un fattore ~ 2 delle incertezze teoriche (QCD) e (PDF) (ZZ->4 )/ (Z 2 ) vs (ZZ->4 ) [CMS Note 2006/068]

20 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 20 QCD: Rates di Minimum Bias (MB) Conteggio diretto (tipicamente adottato per <<1) Esempi di richiesta: almeno una torre calorimetrica con E T > E T0 (HF in CMS) segnale negli scintillatori/tubi Cerenkov ( BSC e MBTS, BCM e LUCID ) Conteggio indiretto (tipicamente adottato per ~1) Probabilità BX privi di interazione: Esempi di richiesta: tutte le torri con E T < E T0 nessun segnale negli scintillatori/tubi Cerenkov Misura del segnale E T monitoraggio della corrente anodica (TileCal e LAr) Numero di scintillatori/tubi colpiti Conteggio diretto (tipicamente adottato per <<1) Esempi di richiesta: almeno una torre calorimetrica con E T > E T0 (HF in CMS) segnale negli scintillatori/tubi Cerenkov ( BSC e MBTS, BCM e LUCID ) Conteggio indiretto (tipicamente adottato per ~1) Probabilità BX privi di interazione: Esempi di richiesta: tutte le torri con E T < E T0 nessun segnale negli scintillatori/tubi Cerenkov Misura del segnale E T monitoraggio della corrente anodica (TileCal e LAr) Numero di scintillatori/tubi colpiti Numero medio di interazioni: Per > 4.6 Metodi non inclusivi

21 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 21 Parte attiva in fibra al quarzo per tollerare gli alti livelli di radiazione (>1 Grad accumulati in 10 anni) Sensibile alla Luce Cherenkov - Lenergia visibile e trasportata da particelle cariche relativistiche. - La larghezza dello sciame dipende dal raggio di Moliere, non da i - La luce e generata principalmente a 45 o Segmentazione x = x Copertura 3 < < torri, i.e. 2 x 432 torri per EM e HAD HAD (143 cm) EM (165 cm) 5mm Caratteristiche principali: - Risposta veloce - Dimensioni trasversali dello sciame Il calorimetro Hadron Forward di CMS (HF) 1 pp interaction:25 pp interactions: FERRO

22 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 22 Monitor di luminosità indipendente da DAQ & Trigger Campionamento dei rates 1 ÷ 10 Hz Misura basata sul calorimetro adronico forward HF 3< <5 Soglia per torre x ~ x FADC, ovvero ~ 2 foto-elettroni 8 GeV di energia incidente: 0.13 GeV < E T0 ( ) < 0.75 GeV Monitor di luminosità indipendente da DAQ & Trigger Campionamento dei rates 1 ÷ 10 Hz Misura basata sul calorimetro adronico forward HF 3< <5 Soglia per torre x ~ x FADC, ovvero ~ 2 foto-elettroni 8 GeV di energia incidente: 0.13 GeV < E T0 ( ) < 0.75 GeV Rates di Minimum Bias in CMS Metodo complementare basato su E T Conteggio Preliminary Pythia inclusi diffrattivi + Simulazione dettagliata CMS - Effetto beam-gas trascurabile - Ulteriore lavoro necessario per lo studio dei sistematici da modellizzazione degli eventi e dai rapporti delle sezioni durto hard / soft (in particolare SD and DD) (efficienze comunque molto alte per tutti i processi) L MIS /L TH Nota: Definizione MB non coincidente con quella del trigger specifico [CMS PTDR Vol. 1, Chapter 8]

23 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 23 Misura relativa della luminosità (bunch per bunch ed integrata); Copertura in η per misure di fisica diffrattiva (η=[5.5,6.1]) ~17 m dal punto di interazione Due rivelatori simmetrici disposti attorno alla beam pipe 168 tubi di Al riempiti di Isobutano luce Cerenkov Misura relativa della luminosità (bunch per bunch ed integrata); Copertura in η per misure di fisica diffrattiva (η=[5.5,6.1]) ~17 m dal punto di interazione Due rivelatori simmetrici disposti attorno alla beam pipe 168 tubi di Al riempiti di Isobutano luce Cerenkov LUCID: monitor di luminosità LUCID : LUminosity measurement using Cerenkov Integrating Detector Winston Cones Fibre

24 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 24 LUCID Conteggio dei segnali Ad alti valori di è importante distinguere il numero di tracce per tubo L / L 5% Conteggio dei segnali Ad alti valori di è importante distinguere il numero di tracce per tubo L / L 5% Numero di tracce Numero tubi colpiti inel *L B mis /Acc Conteggio degli zeri: N zero /N BX = N zero /N BX = Conteggio degli zeri: N zero /N BX = N zero /N BX = No coincidenza Coincidenza N zero /N BX inel *L B 13% L / L 1%3%NoCoinc2h30min 15 min Coinc4h50min 30 min [ATLAS-LUM-PUB ] Coincidenza = no segnale in almeno uno dei due moduli Ad alto pile-up è preferibile il conteggio dei segnali

25 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 25 Teorema Ottico Misurando la frequenza totale dellinterazione (N tot ) e quella del solo scattering elastico in avanti ( dN el /dt | t=0 ) è possibile ricavare sia L che tot N tot = misura dellinterazione totale grande copertura in accettanza | |~ 7-8 N el = frequenza di protoni deflessi a piccolo angolo Roman Pot = Re F(0)/Im F(0) noto con sufficiente accuratezza da non alterare la misura per più dello 0.5% Misurando la frequenza totale dellinterazione (N tot ) e quella del solo scattering elastico in avanti ( dN el /dt | t=0 ) è possibile ricavare sia L che tot N tot = misura dellinterazione totale grande copertura in accettanza | |~ 7-8 N el = frequenza di protoni deflessi a piccolo angolo Roman Pot = Re F(0)/Im F(0) noto con sufficiente accuratezza da non alterare la misura per più dello 0.5%

26 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 26 Il parametro ρ = Re F(0)/Im F(0) si lega alla sezione durto totale tramite la relazione di evoluzione Sensibile alla sezione durto totale oltre lenergia a cui è misurata è possibile fare predizioni di tot a energie maggiori di LHC La relazione di evoluzione vale ancora allenergia di LHC? = Re F(0)/Im F(0) si lega alla sezione durto totale tramite la relazione di evoluzione Sensibile alla sezione durto totale oltre lenergia a cui è misurata è possibile fare predizioni di tot a energie maggiori di LHC La relazione di evoluzione vale ancora allenergia di LHC? pp [Cudell et al., PRL (2002)]

27 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 27 Scattering Coulomb A t 0 la sezione durto diventa sensibile allinterazione elettromagnetica tramite linterferenza Coulomb e quindi il rate di eventi può essere espresso come: Interazione forte Scattering Coulomb + Teorema Ottico - N tot L e tot Raggiungere la regione di scattering Coulomb è un compito molto arduo in quanto molto vicina al fascio Scattering Coulomb + Teorema Ottico - N tot L e tot Raggiungere la regione di scattering Coulomb è un compito molto arduo in quanto molto vicina al fascio

28 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 28 t= t= σ 15 σ 0.5mm spacers reference edge 0.17mm Al 2 O 3 ceramic substrate Precisione su L / L ~ 2-3% in linea con i requirements ! Roman Pots in ATLAS Misura della luminosità integrata basata sullo scattering Coulomb 240 m dal punto di interazione Utilizzo di ottiche speciali ad alto β* Utilizzabile solo a L cm -2 s -1 Misura della luminosità integrata basata sullo scattering Coulomb 240 m dal punto di interazione Utilizzo di ottiche speciali ad alto β* Utilizzabile solo a L cm -2 s -1 scintillator plate for triggering y-measurement detector x-measurement detector

29 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 29 Conclusioni ATLAS e CMS misurano sia luminosita istantanea ( L ) che luminosita integrata ( L ) con metodologie ridondanti e un ricco apparato sperimentale, in particolare nella regione forward L / L ) stat ~ 1-5% L / L ) stat ~ 1-5% L / L ) syst ~ 2-3% L / L ) syst ~ 2-3% Monitor di luminosità L (oltre allinformazione LHC) Basato sulla precisa misura di tot da parte di TOTEM Basato sulla precisa misura di tot da parte di TOTEM Principalmente tramite LUCID in ATLAS e HF in CMS Principalmente tramite LUCID in ATLAS e HF in CMS Ad alte luminosita anche i rates di W e Z sono utilizzabili Ad alte luminosita anche i rates di W e Z sono utilizzabili L Misura di luminosità L Alto (10 27 cm -2 s -1 ) Alto (10 27 cm -2 s -1 ) ATLAS userà il metodo della normalizzazione Coulomb per calibrare i monitor di luminosità (LUCID e BCM) ATLAS userà il metodo della normalizzazione Coulomb per calibrare i monitor di luminosità (LUCID e BCM) CMS ricorrerà alla misura di TOTEM CMS ricorrerà alla misura di TOTEM >1-10 fb -1 >1-10 fb -1 ATLAS e CMS utilizzano normalizzazione a processi di sezione durto calcolabili con buona precisione: W/Z -> leptoni, pp->pp ATLAS e CMS utilizzano normalizzazione a processi di sezione durto calcolabili con buona precisione: W/Z -> leptoni, pp->pp Monitor di luminosità L (oltre allinformazione LHC) Basato sulla precisa misura di tot da parte di TOTEM Basato sulla precisa misura di tot da parte di TOTEM Principalmente tramite LUCID in ATLAS e HF in CMS Principalmente tramite LUCID in ATLAS e HF in CMS Ad alte luminosita anche i rates di W e Z sono utilizzabili Ad alte luminosita anche i rates di W e Z sono utilizzabili L Misura di luminosità L Alto (10 27 cm -2 s -1 ) Alto (10 27 cm -2 s -1 ) ATLAS userà il metodo della normalizzazione Coulomb per calibrare i monitor di luminosità (LUCID e BCM) ATLAS userà il metodo della normalizzazione Coulomb per calibrare i monitor di luminosità (LUCID e BCM) CMS ricorrerà alla misura di TOTEM CMS ricorrerà alla misura di TOTEM >1-10 fb -1 >1-10 fb -1 ATLAS e CMS utilizzano normalizzazione a processi di sezione durto calcolabili con buona precisione: W/Z -> leptoni, pp->pp ATLAS e CMS utilizzano normalizzazione a processi di sezione durto calcolabili con buona precisione: W/Z -> leptoni, pp->pp

30 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 30 Backup

31 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 31 Run di calibrazione a 900 GeV kbkb intensity per beam Luminosity (cm -2 s -1 ) event rate 1 (kHz) W rate 2 (per 24h) Z rate 3 (per 24h) Assuming 450GeV inelastic cross section 40 mb 2.Assuming 450GeV cross section W lν 1 nb 3.Assuming 450GeV cross section Z ll 100 pb ReasonableMaximum [R.Tenchini]

32 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 32 Pixel Luminosity Telescope (PLT) (proposto per CMS) Misura della luminosita istantanea Telescopi a piccolo angolo angolo (~1 o ) Tre piani di sensori al diamante (8 mm x 8 mm) Lunghezza totale 20 cm Telescopi collocati a r = 4.5 cm, z = 175 cm Sensori collegati al CMS pixel ROC tramite bump bonding 8 telescopi per parte Coincidenze tra 3 sensori dal segnale veloce del ROC

33 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 33 Beam Condition Monitor

34 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 34 BCM Offline Studies BCM triggered ATLAS Events: BCM triggered (luminosity) events are pre-scaled to meet the allowed event rate for the luminosity data stream The trigger information in the event can be used to get the BCM multiplicity in case such triggers are used. Luminosity studies can be made offline also using other detectors, e.g. particle counting using the ID etc. CTP trigger info and Offline data can be used to study TDAQ (dead-time) corrections Even without BCM data in the ATLAS event, a BCM LVL1 trigger is already very good Allows for luminosity studies: On-line studies from the CTP information (even per BCID) Offline studies using other detectors and trigger information Both synchronized to LBs

35 IV Workshop Italiano sulla Fisica di ATLAS e CMS 35


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